微生物矿化作用（MICP）‑铺砂联合提高黄土抗侵蚀性试验研究
Experimental Study on Erosion Resistance Improvement in Loess through Coupled Microbial Mineralization (MICP)‑sand Paving
- 防灾减灾工程学报 2022年42卷第5期 页码：1010-1018
- 作者机构：
南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210023
- 作者简介：
程瑶佳（1998—），女，硕士研究生。主要从事微生物地质工程方面的研究工作。E-mail: chengyaojia@smail.nju.edu.cn
唐朝生(1980—)，男，教授,博士。主要从事环境岩土工程和工程地质方面的教学和研究工作。E-mail: tangchaosheng@nju.edu.cn
- 基金信息：国家杰出青年科学基金项目(41925012);国家自然科学基金项目(41772280;41902271);国家重点研发计划课题(2019YFC1509902);中央高校基本科研业务费专项资金(2022—2024)资助
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20210515001
中图分类号： P642收稿：2021-05-15，
修回：2021-06-23，
纸质出版：2022-10-28
- 稿件说明：
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程瑶佳,唐朝生,泮晓华等.微生物矿化作用（MICP）‑铺砂联合提高黄土抗侵蚀性试验研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):1010-1018.
CHENG Yaojia,TANG Chaosheng,PAN Xiaohua,et al.Experimental Study on Erosion Resistance Improvement in Loess through Coupled Microbial Mineralization (MICP)‑sand Paving[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):1010-1018.
程瑶佳,唐朝生,泮晓华等.微生物矿化作用（MICP）‑铺砂联合提高黄土抗侵蚀性试验研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):1010-1018. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210515001.
CHENG Yaojia,TANG Chaosheng,PAN Xiaohua,et al.Experimental Study on Erosion Resistance Improvement in Loess through Coupled Microbial Mineralization (MICP)‑sand Paving[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):1010-1018. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210515001.
摘要
采用微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）‑铺砂联合技术对黄土进行改性，通过开展降雨冲刷实验对其提高黄土抗侵蚀特性的可行性进行了验证。结合微型贯入和碳酸钙含量测定试验，进一步阐明了MICP‑铺砂提高黄土抗侵蚀特性的作用机理。结果表明：（1）纯MICP处理能提高黄土抗侵蚀性，而MICP‑铺砂联合技术相比纯MICP处理能更进一步提高黄土抗侵蚀性。未经MICP处理的土体在降雨条件下发生大面积侵蚀的时间最早，其次为纯MICP处理的土体，而MICP‑铺砂联合处理的土体仅表面部分土体发生侵蚀，其它部分较为完整。（2）MICP‑铺砂联合改性机理是通过微生物砂防护层的高强度和被防护边坡黄土硬化壳的低渗透性有机结合，发挥砂防护层抗雨滴击溅和径流冲刷以及黄土硬化壳减渗的共同作用，从而提高黄土的抗侵蚀能力。（3）纯MICP处理和MICP-铺砂联合处理土体流出液的化学指标值相差不大。（4）纯MICP处理和MICP‑铺砂联合处理土体的结构强度远高于未经处理的土体。（5）纯MICP处理和MICP‑铺砂联合处理土体的碳酸钙含量均呈现随深度增加而逐渐降低的趋势，二者的平均碳酸钙含量相差不大。
Abstract
China is one of the countries with the most serious soil erosion disasters， especially in the Loess Plateau region in the upper and middle reaches of the Yellow River. Improving the erosion resistance of loess is the key and effective way to reduce soil erosion. In this study， the microbial induced calcium carbonate deposition （MICP）-sand paving technology was used to modify the loess， and the feasibility of improving the erosion resistance of the loess was verified by rainfall erosion experiments. Combined with mini-penetration and calcium carbonate content determination tests， the mechanism of MICP-sand paving for improving the anti-erosion properties of loess was further clarified. The results show that： （1） Pure MICP treatment can improve the erosion resistance of loess， and the MICP-sand paving technology can further improve the erosion resistance of loess compared to pure MCP treatment. The soil without MICP treatment has the earliest time of large-area erosion under the rainfall condition， followed by the soil treated with pure MICP， while the soil treated by MICP-sand paving is only eroded on the soil surface and the other parts are relatively intact. （2） The combined modification mechanism of MICP-sand paving is to combine the high strength of the microbial sand protective layer with the low permeability of the loess hard crust of the protected slope. The sand protective layer resists raindrop splash and runoff erosion and the loess hard crust reduces permeability， thereby improving the erosion resistance of loess. （3） The chemical index values of the effluent are not much different from the soil treated with pure MICP and MICP‑sand paving treatment. （4） The structure strength of the soil treated with pure MICP and MICP‑sand paving is much higher than that of untreated soils. （5） In the soil treated with pure MICP and MICP-sand paving， the calcium carbonate content shows a trend of decreasing as the depth increases， and the average calcium carbonate contents of them are not much different.
关键词
Keywords
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